CN105911607A - 物体移动及移动方向感应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物体移动及移动方向感应器，它包括并列放置的距离小于2cm的两组对射红外开关构成的感应区，两组对射红外开关的输出端分别与数据选择器U1的两个输入端相连接，数据选择器U1的两个输出端分别与或门U8的输入端、编码器U2的输入端相连接，或门U8的输出端与单片机U9的I/O接口相连接，编码器U2的三个输出端与分别与单片机U9的三个I/O接口相连接；通过相紧邻的两组对射红外开关隔离出一个宽度极窄的感应区，数据选择器U1将在较短的时间间隔内先后接收到的两个高电平信号进行识别和分离，编码器U2对信号进行相应的编码，再通过单片机U9对接收到的编码的分析比较，能够准确、及时判断出物体移动的方向，并对移动物体进行计数统计。

Description

物体移动及移动方向感应器
技术领域
本发明涉及感应设备技术领域，具体的说是一种物体移动及移动方向感应器，用于判断物体在通道中的移动方向，同时记录某个方向通过的移动物体的数量。
背景技术
在自动化物流仓库、工业自动化生产线或者是交通售票系统需要对移动物体做出移动方向、数量等自动化判断、统计时，需要在系统中安装一些感应器和其它的器件配合才能实现该功能。当环境较为复杂，同一时间物体流动数量较大时，物流自动化统计的数据将不够准确，并且不能够准确判断出物体移动的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种物体移动及移动方向感应器，以解决物流、自动化生产线系统中对于识别移动物体并对物体移动方向及移动物体计数的自动化统计数据不够准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种物体移动及移动方向感应器，它包括并列放置在物流通道上的第一对射红外开关和第二对射红外开关构成的感应区，第一对射红外开关和第二对射红外开关均包括一组相适配的发射端和接收端，所述第一对射红外开关和第二对射红外开关之间的距离小于2cm，第一对射红外开关和第二对射红外开关的输出端分别与数据选择器U1的两个输入端管脚14、管脚2相连接，数据选择器U1的两个输出端管脚7、管脚9分别与或门U8的输入端、编码器U2的输入端管脚11、管脚12相连接，或门U8的输出端与单片机U9的I/O接口管脚4相连接，编码器U2的输出端的管脚9通过六缓冲反相器的非门端口U5、管脚7通过六缓冲反相器的非门端口U6、管脚6通过六缓冲反相器的非门端口U7与分别与单片机U9的I/O接口管脚1、管脚2、管脚3相连接，单片机U9的I/O接口管脚4、管脚5分别与LED灯D1和LED灯D2相连接；紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关在物体移动通道内构成宽度极窄的感应区，当移动物体在感应区移动时，第一对射红外开关和第二对射红外开关在较短的时间内先后被阻断，第一对射红外开关输出一个高电平信号A传送到数据选择器U1、第二对射红外开关输出另一个高电平信号B给数据选择器U1，信号A和信号B的上升沿先后出现，在同一时间段内信号A与信号B的高电平会发生重叠，数据选择器U1对信号A、信号B进行分离，根据接收到信号A、信号B上升沿到达的先后顺序，分别将信号1Y或者信号2Y同时传输给编码器U2和或门U8，信号1Y、信号2Y的上升沿出现顺序分别与信号A、信号B上升沿出现的顺序相同，编码器U2根据接收到的高电平信号1Y输出编码110经过六缓冲反相器反向后变为编码001传输给单片机U9，或者编码器U2根据接收到的高电平信号2Y输出编码101经过六缓冲反相器反向后变为编码010给单片机U9；同时或门U8每接收到一个信号1Y或者信号2Y，均即刻生成一个计数信号，同时将该计数信号输出给单片机U9；单片机U9每接收到一个计数信号后会就接收一个编码，单片机U9记录下接收到的编码信号001或者编码信号010，并根据或门U8传输过来的计数信号进行计数，当计数累积到2后对两个编码进行比较，判断出第一对射红外开关和第二对射红外开关导通的先后顺序，进而判断出物体移动的方向；单片机U9输出导通信号给LED灯D1使其导通或者输出导通信号给LED灯D2使其导通，反映出物体移动的方向；所述数据选择器U1的型号为：SN74LS153，编码器U2的型号为：74HC148，单片机U9的型号为：80C31，六缓冲反相器的型号为：CD4009。
优选的，所述单片机U9的输出端与上位机相连接，实现物体移动方向及移动数量的远程监控。
优选的，所述数据选择器U1的信号1Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U3与编码器U2的输入端12相连接，数据选择器U1的信号2Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U4与编码器U2的输入端13相连接。
本发明在工作过程中，先在需要进行检测的物流通道内安装好的第一对射红外开关和第二对射红外开关，第一对射红外开关和第二对射红外开关之间的距离小于2cm，再将第一对射红外开关和第二对射红外开关的输出端与本发明相连接；每当紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关中的任何一个被触动时，本发明就会通过数据选择器U1发出信号同时传输给或门U8、编码器U2，或门U8对数据选择器U1发出的信号产生一个计数信号，单片机U9检测到或门U8发出的两次信号后就会对所接收到的两次从数据编码器U2中传输来的两个信号进行比较，判断物体的移动方向。例如：当第一次数据编码器U2接收到一个信号将其编码为110，经六缓冲反相器的非门端口U5、非门端口U6、非门端口U7反向后变为编码001，表示第一对射红外开关被触动，同时或门U8传输给单片机U9一个计数信号；第二次数据编码器U2接收到另一个信号将其编码为101，经六缓冲反相器非门端口U5、非门端口U6、非门端口U7反向后变为编码010，表示第二对射红外开关被触动，同时单片机U9接收到或门U8传输来的第二个计数信号；单片机U9将两次所接收到的编码信号放入内存的一个变量number1中进行比较，发现是编码为001010，表明第一对射红外开关先于第二对射红外开关被触动，单片机U9输出导通信号给LED灯D1使其导通，说明物体是从第一对射红外开关向第二对射红外开关的方向移动；单片机U9将两次所接收到的编码信号放入内存的一个变量number1中进行比较，发现是编码为010001，则表明第二对射红外开关先于第一对射红外开关被触动，单片机U9输出导通信号给LED灯D2使其导通，说明物体是从第一对射红外开关向第二对射红外开关的方向移动；当或门U8第三次给单片机U9传输计数信号时，单片机将变量number1中已有的信息清空，并重新开始对U8发来的信号计数，重新将接收到的编码信号存入变量number1，再按照上述程序进行一次比较工作，判断物体移动的方向。
单片机U9根据所接收到的编码001010或及编码010001的数量，对进出装有紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关通道中的物体的数量进行统计。
本发明的有益效果为：
（1）本发明在物流通道上设有由两个紧邻的对射红外开关隔离出一个宽度极窄的感应区，通过对射红外开关被触动的先后次序的辨别，能够及时准确地判断出物体进入感应区的先后顺序，提高了对物体移动方向及移动数量统计的精确度，有效避免了多个物体同时进入物流通道时感应器出现的错误统计，可适用于各种不同的物流场所；
（2）本发明通过数据选择器U1将接收到的先后产生、在同一时间段内发生重叠的高电平信号A、信号B进行分离，编码器U2对所接收的信号进行相应的编码，通过六缓冲反相器的反向后传输给单片机U9，单片机U9对编码信号进行分析比较，对不同尺寸、不同移动速度、不同移动方向的物体的移动做出准确辨别，进而准确、及时地判断出物体移动的方向，提高了感应器可靠性能；
（3）本发明通过单片机U9对进出物流通道感应区的移动物体进行计数统计，实现了物流的自动化统计，为仓库、生产流水线、交通售票系统管理提供了便利。
附图说明
图1是本发明的工作原理框图；
图2是本发明的电路原理图；
图3是感应区的结构示意图；
图4是单片机U9对物体移动方向判断及移动物体计数的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图4所示的一种物体移动及移动方向感应器，它包括并列放置在物流通道上的第一对射红外开关和第二对射红外开关构成的感应区，第一对射红外开关和第二对射红外开关均包括一组相适配的发射端和接收端，第一对射红外开关和第二对射红外开关的发射端之间的距离小于2cm，第一对射红外开关和第二对射红外开关的输出端分别与数据选择器U1的两个输入端管脚14、管脚2相连接，数据选择器U1的两个输出端管脚7、管脚9分别与或门U8的输入端、编码器U2的输入端管脚11、管脚12相连接，或门U8的输出端与单片机U9的I/O接口管脚4相连接，编码器U2的输出端的管脚9通过六缓冲反相器的端口U5、管脚7通过六缓冲反相器的端口U6、管脚6通过六缓冲反相器的端口U7与分别与单片机U9的I/O接口管脚1、管脚2、管脚3相连接，单片机U9的I/O接口管脚4、管脚5分别与LED灯D1和LED灯D2相连接；紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关在物体移动通道内构成宽度极窄的感应区，当移动物体在感应区移动时，第一对射红外开关和第二对射红外开关在较短的时间内先后被阻断，第一对射红外开关输出一个高电平信号A传送到数据选择器U1、第二对射红外开关输出另一个高电平信号B给数据选择器U1，信号A和信号B的上升沿先后出现，在同一时间段内信号A与信号B的高电平会发生重叠，数据选择器U1对信号A、信号B进行分离，根据接收到信号A、信号B上升沿到达的先后顺序，分别将信号1Y或者信号2Y同时传输给编码器U2和或门U8，信号1Y、信号2Y的上升沿出现顺序分别与信号A、信号B上升沿出现的顺序相同，编码器U2根据接收到的高电平信号1Y输出编码110经过六缓冲反相器反向后变为001传输给单片机U9，或者编码器U2根据接收到的高电平信号2Y输出编码101经过六缓冲反相器反向后变为010给单片机U9；同时或门U8每接收到一个信号1Y或者信号2Y，均即刻生成一个计数信号，同时将该计数信号输出给单片机U9；单片机U9每接收到一个计数信号后会就接收一个编码，单片机U9记录下接收到的编码信号001或者编码信号010，并根据或门U8传输过来的计数信号进行计数，当计数累积到2后对两个编码进行比较，判断出第一对射红外开关和第二对射红外开关导通的先后顺序，进而判断出物体移动的方向；单片机U9输出导通信号给LED灯D1使其导通或者输出导通信号给LED灯D2使其导通，反映出物体移动的方向；所述数据选择器U1的型号为：SN74LS153，编码器U2的型号为：74HC148，单片机U9的型号为：80C31，六缓冲反相器的型号为：CD4009。
单片机U9的输出端与上位机相连接，实现物体移动方向及移动数量的远程监控。
数据选择器U1的信号1Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U3与编码器U2的输入端12相连接，数据选择器U1的信号2Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U4与编码器U2的输入端13相连接。
图3中的单片机U9的三个I/O接口P1.0、P1.1、P1.2接收编码信号“001”或者“010”将其储存于变量numb1，I/O接口P1.3接收U8产生的计数信号存入变量count1。在单片机U9内设置变量numberIn和变量numberOut用于储存移动物体从不同两个方向通过感应区的次数。
如图4所示，将所有变量numberIn、变量numberOut和变量count1的初始值都设为0。循环检测或门U8的输出是否输出信号，若或门U8的输出端输出了计数信号，将变量count1的值加1，同时单片机U9把从编码器U2传输来的编码信号写入变量number1的前三位；当单片机U9再次接收到或门U8传输来的计数信号时，将变量count1再加1，则变量count1的值等于2，把从编码器U2接收到的第二个编码信号写入变量number1的后三位。
当第一次数据编码器U2接收到一个信号将其编码为110，经六缓冲反相器的非门端口U5、非门端口U6、非门端口U7反向后变为编码001，表示第一对射红外开关被触动，同时或门U8传输给单片机U9一个计数信号；第二次数据编码器U2接收到另一个信号将其编码为101，经六缓冲反相器非门端口U5、非门端口U6、非门端口U7反向后变为编码010，表示第二对射红外开关被触动，同时单片机U9接收到或门U8传输来的第二个计数信号；单片机U9将两次所接收到的编码信号放入内存的一个变量number1中进行比较，发现是编码为001010，表明第一对射红外开关先于第二对射红外开关被触动，单片机U9输出导通信号给LED灯D1使其导通，说明物体是从第一对射红外开关向第二对射红外开关的方向移动；单片机U9将两次所接收到的编码信号放入内存的一个变量number1中进行比较，发现是编码为010001，则表明第二对射红外开关先于第一对射红外开关被触动，单片机U9输出导通信号给LED灯D2使其导通，说明物体是从第一对射红外开关向第二对射红外开关的方向移动；当或门U8第三次给单片机U9传输计数信号时，单片机将变量number1中已有的信息清空，并重新开始对U8发来的信号计数，重新将接收到的编码信号存入变量number1，再按照上述程序进行一次比较工作，判断物体移动的方向。
单片机U9根据所接收到的编码001010或及编码010001的数量，对进出装有紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关通道中的物体的数量进行统计。
本发明在物流通道上设有由两个紧邻的对射红外开关隔离出一个宽度极窄的感应区，通过对射红外开关被触动的先后次序的辨别，能够及时准确地判断出物体进入感应区的先后顺序，提高了对物体移动方向及移动数量统计的精确度，有效避免了多个物体同时进入物流通道时感应器出现的错误统计，可适用于各种不同的物流场所；通过单片机U9对进出物流通道感应区的移动物体进行计数统计，实现了物流的自动化统计，为仓库、生产流水线、交通售票系统管理提供了便利。

Claims (3)

1.一种物体移动及移动方向感应器，它包括并列放置在物流通道上的第一对射红外开关和第二对射红外开关构成的感应区，第一对射红外开关和第二对射红外开关均包括一组相适配的发射端和接收端，其特征在于：所述第一对射红外开关和第二对射红外开关的发射端之间的距离小于2cm，第一对射红外开关和第二对射红外开关的输出端分别与数据选择器U1的两个输入端管脚14、管脚2相连接，数据选择器U1的两个输出端管脚7、管脚9分别与或门U8的输入端、编码器U2的输入端管脚11、管脚12相连接，或门U8的输出端与单片机U9的I/O接口管脚4相连接，编码器U2的输出端的管脚9通过六缓冲反相器的端口U5、管脚7通过六缓冲反相器的端口U6、管脚6通过六缓冲反相器的端口U7与分别与单片机U9的I/O接口管脚1、管脚2、管脚3相连接，单片机U9的I/O接口管脚4、管脚5分别与LED灯D1和LED灯D2相连接；紧邻的第一对射红外开关和第二对射红外开关在物体移动通道内构成宽度极窄的感应区，当移动物体在感应区移动时，第一对射红外开关和第二对射红外开关在较短的时间内先后被阻断，第一对射红外开关输出一个高电平信号A传送到数据选择器U1、第二对射红外开关输出另一个高电平信号B给数据选择器U1，信号A和信号B的上升沿先后出现，在同一时间段内信号A与信号B的高电平会发生重叠，数据选择器U1对信号A、信号B进行分离，根据接收到信号A、信号B上升沿到达的先后顺序，分别将信号1Y或者信号2Y同时传输给编码器U2和或门U8，信号1Y、信号2Y的上升沿出现顺序分别与信号A、信号B上升沿出现的顺序相同，编码器U2根据接收到的高电平信号1Y输出编码110经过六缓冲反相器反向后变为001传输给单片机U9，或者编码器U2根据接收到的高电平信号2Y输出编码101经过六缓冲反相器反向后变为010给单片机U9；同时或门U8每接收到一个信号1Y或者信号2Y，均即刻生成一个计数信号，同时将该计数信号输出给单片机U9；单片机U9每接收到一个计数信号后会就接收一个编码，单片机U9记录下接收到的编码信号001或者编码信号010，并根据或门U8传输过来的计数信号进行计数，当计数累积到2后对两个编码进行比较，判断出第一对射红外开关和第二对射红外开关导通的先后顺序，进而判断出物体移动的方向；单片机U9输出导通信号给LED灯D1使其导通或者输出导通信号给LED灯D2使其导通，反映出物体移动的方向；所述数据选择器U1的型号为：SN74LS153，编码器U2的型号为：74HC148，单片机U9的型号为：80C31，六缓冲反相器的型号为：CD4009。
2.根据权利要求1所述的物体移动及移动方向感应器，其特征在于：所述单片机U9的输出端与上位机相连接，实现物体移动方向及移动数量的远程监控。
3.根据权利要求1或2所述的物体移动及移动方向感应器，其特征在于：所述数据选择器U1的信号1Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U3与编码器U2的输入端12相连接，数据选择器U1的信号2Y的输出端通过六缓冲反相器的端口U4与编码器U2的输入端13相连接。
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